Enzim Lipase

BAB I

PENDAHULUAN

Enzim adalah biokatalisator yang banyak digunakan pada berbagai bidang industri produk pertanian, kimia, dan medis. Enzim memiliki sifat-sifat spesifik yang menguntungkan yaitu efisien, selektif, predictable, proses reaksi tanpa produk samping, dan ramah lingkungan. Sifat-sifat tersebut menyebabkan penggunaan enzim semakin meningkat dari tahun ke tahun, diperkirakan peningkatan mencapai 10–15% per tahun. Salah satu enzim yang mempunyai peranan penting dan tidak ada bandingannya dalam pertumbuhan bioteknologi adalah lipase. Enzim lipase atau lengkapnya triasilgliserol lipase adalah enzim yang menghidrolisis ester karboksilat. Enzim ini memiliki sifat khusus dapat memecahkan ikatan ester pada lemak dan gliserol. Selain itu lipase memiliki kemampuan mengkatalisis reaksi organik baik dalam media berair maupun dalam media non air. Enzim lipase termostabil atau asilgliserol hidrolase merupakan enzim yang dapat menghidrolisis rantai panjang trigliserida. Enzim ini banyak digunakan pada produksi asam lemak. Asam lemak dan gliserol merupakan produk oleokimia dasar yang sangat diperlukan oleh industri cat, plastik, detergen, dan sabun. Dewasa ini proses tersebut beroperasi pada suhu 240-2500 ^oC dan tekanan 45-50 atm. Pada proses ini diperlukan energi yang cukup besar untuk mempertahankan kondisi operasinya dan juga asam lemak yang dihasilkan umumnya berwarna coklat yang akan mengakibatkan rusaknya komponen-komponen yangterkandung di dalam minyak, misalnya ᵝ-karoten.

   Rumusan Masalah

1. Jenis mikroorganisme apakah yang mampu menghasilkan enzim lipase?
2. Bagaimanakah cara memproduksi enzim lipase dari mikroba?
3. Bagaimanakah cara pemurnian enzim lipase?
4. Apa saja implementasi dan aplikasi dari enzim lipase?

   Tujuan

1. Mengetahui jenis mikroba penghasil enzim lipase.
2. Mengetahui cara memproduksi enzim lipase dari mikroba.
3. Mengetahui cara pemurnian enzim lipase.
4. Mengetahui implementasi dan aplikasi dari enzim lipase.

BAB II

ISI

2.1.      Lipase

            Enzim lipase atau asilgliserol hidrolase merupakan enzim yang dapat menghidrolisis rantai panjang trigliserida. Enzim ini memiliki potensi untuk memproduksi asam lemak, yang merupakan prekursor berbagai industri kimia. Lipase diklasifikasikan sebagai enzim hidrolase yang menghidrolisis trigliserida menjadi asam lemak bebas, gliserida parsial (monogliserida), digliserida dan gliserida. Produksi asam lemak secara industri menggunakan katalis kimia menghasilkan efek samping bagi lingkungan. Selain itu enzim lipase telah banyak dikenal memiliki cakupan aplikasi yang amat luas dalam bidang bioteknologi, seperti biomedikal, pestisida, pengolahan limbah, industri makanan, biosensor, detergen, untuk industri kulit dan industri oleokimia (memproduksi asam lemak dan turunannya). Lipase sebagai katalis untuk reaksi esterifikasi dapat diperoleh dari species mikrobia ataupun tanaman. Nelson dkk. (1996) melakukan ”screening” lipase dari banyak spesies mikroba dalam kemampuannya melakukan transesterifikasi trigleserida dengan alkohol rantai pendek menjadi alkil ester. Lipase Mucor miehei ternyata paling efisien mengubah trigliserida menjadi alkil ester dengan alkohol primer, sedangkan lipase dari Candida antartica paling efisien untuk transesterifikasi trigliserida dengan alkohol sekunder menghasilkan alkohol ester bercabang.

2.2.      Mikroorganisme penghasil enzim lipase

Kelompok jamur yang dapat manghasilkan lipase adalah Aspergillus niger dan Penicillium aurantiogriseum. Adapun pada kelompok bakteri, lipase yang dihasilkan adalah dari genera Bacillus, Aeromonas, Pseudomonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Chromobacterium, Serratia, Vibrio, Aeromonas, dan Staphyloccus.
Di antara sumber lipase baik berasal dari tumbuhan, hewan dan mikroba, ternyata lipase mikroba yang paling banyak digunakan. Hal ini disebabkan karena mikroba dapat dengan mudah dibudidayakan dan lipase dapat mengkatalis berbagai reaksi hidrolisis dan sintetis. Lipase digunakan dalam berbagai bidang bioteknologi, seperti pengolahan makanan dan susu (keju pematangan, pengembangan rasa, EMC teknologi), deterjen, farmasi (naproxen, ibuprofen), agrokimia (insektisida, pestisida) dan oleokimia (hidrolisis lemak dan minyak, sintesis biosurfaktan ) industri. Lipase dapat lebih dimanfaatkan di daerah baru di mana mereka dapat berfungsi sebagai biocatalysts potensial.

2.2.1.   Lipase Bakteri

Sejumlah relatif lebih kecil dari lipase bakteri telah diteliti dengan baik dibandingkan dengan tanaman dan jamur lipase. Lipase bakteri adalah glikoprotein, tetapi beberapa lipase bakteri ekstraseluler adalah lipoprotein. Winkler et al melaporkan bahwa produksi enzim pada sebagian besar bakteri dipengaruhi oleh polisakarida tertentu. Sebagian besar lipase bakteri dilaporkan sejauh ini konstitutif dan tidak spesifik dalam spesifisitas substrat dan lipase bakteri sedikit thermostabil. Di antara bakteri Achromobacter sp., Alcaligenes sp., Arthrobacter sp., Pseudomonas sp, Staphylococcus sp dan Chromobacterium sp, telah dimanfaatkan dalam produksi enzim lipase. Stafilokokus menghasilkan lipoprotein lipase di alam.

2.2.2.   Lipase jamur

Lipase jamur telah diteliti sejak tahun 1950-an, dan Lawrence, Brockerhoff dan Jensen telah menyajikan tinjauan yang komprehensif. Lipase ini sedang dieksploitasi karena biaya ekstraksi yang rendah, stabilitas termal dan pH, spesifisitas substrat, dan aktivitas dalam pelarut organik. Para produsen utama dari lipase komersial ialah Aspergillus niger, Candida cylindracea, lanuginosa Humicola, Mucor miehei, Rhizopus arrhizus, R. delemar, R. japonicus, R. niveus dan R. oryzae. Di antara Mucorales, enzim lipolitik dari Mucor hiemalis , M. miehei, M. lipolyticus, M. pusillus, Rhizopus japonicus, R. arrhizus, R. delemar. R. nigricans, R. nodosus, R. microsporus, dan R. chinesis telah dipelajari secara detail. Termofilik M. pusillus dikenal sebagai penghasil lipase ekstraseluler termostabil. 1,3 – spesifisitas (regio)-dari Rhizopus, merupakan lipase yang sangat cocok untuk konversi trigliserida menjadi monogliserida. Lipase R. japonicus telah digunakan untuk menghasilkan mentega, pembuatan coklat dan interesterifikasi minyak sawit dengan metil stearate. Lipase (40 sampai 45 kDa) dari berbagai jenis Rhizopus menunjukkan aktivitas maksimum terhadap asam lemak rantai menengah (C8-C10). Dalam kasus R. delemar, ekstraseluler dan intraseluler isoenzim lipase telah diisolasi.

2.3.      Produksi dan Pemurnian Enzim Lipase dari Bakteri

           

            Produksi enzim lipase dari bakteri diawali dengan penanaman bakteri dalam media fermentasi yang terdiri dari komposisi gum arab 5%, pepton 1%, minyak zaitun 10% dengan kondisi optimum pertumbuhan bakteri sebagai berikut: waktu inkubasi 24 jam, suhu 35°C, pH 8 (Anissa, 2006). Penanaman media fermentasi menggunakan kondisi optimum dilakukan untuk memperoleh enzim lipase dengan jumlah yang cukup besar. Setelah diinkubasi dalam media fermentasi selama 24 jam, enzim lipase dipisahkan dengan menggunakan alat sentrifuga dengan kecepatan 3500 rpm, 30 menit dan suhu 4oC untuk mendapatkan ekstrak kasar enzim lipase. Dari proses ini diperoleh ekstrak kasar enzim sebanyak 985 mL dengan aktivitas unit rata-rata enzim hasil pengukuran duplo 0,21 U/ml, kadar protein 3,55 mg/ml, aktivitas spesifik 0,059 U/mg.
Setelah didapat ekstrak kasar dilanjutkan dengan proses pemurnian enzim secara fraksinasi bertingkat menggunakan garam amonium sulfat. Fraksi tertinggi adalah fraksi ke V (80-100)% jenuh dengan aktivitas unit 3,5 U/ml, kadar protein 1,74 mg/ml dan aktivitas spesifik 2,011 U/mg. Fraksi tertinggi yang diperoleh ini selanjutnya didialisis menggunakan bufer fosfat pH 8; 0,025 M. Enzim lipase hasil dialisis fraksi ke V menunjukkan 2,04 U/ml, kadar protein 0,42 mg/ml.dan aktivitas spesifik 4,86 U/mg. Hasil ini memperlihatkan bahwa telah terjadi kenaikan sebesar 82,37 kali dibandingkan ekstrak kasar enzim dengan perolehan 31,48 %. Enzim lipase yang telah didialisis selanjutnya dimurnikan kembali dengan sephadex G-100 secara kromatografi kolom, diperoleh 22 fraksi dimana fraksi 19 adalah fraksi tertinggi dengan aktivitas unit 2,83 U/ml, kadar protein 0,57 mg/ml dan aktivitas spesifik 4,96 U/mg. Dari 3 tahap pemurnian (fraksinasi, dialisis, dan kromatografi kolom) terlihat bahwa aktivitas spesifik meningkat yang disebabkan oleh peningkatan kemurnian enzim. Aktivitas spesifik enzim dipengaruhi oleh kadar protein, semakin tinggi aktivitas spesifik suatu enzim maka semakin tinggi kemurnian enzim tersebut. Hal ini menunjukkan terjadinya pemisahan protein lain yang bukan enzim. Dengan meningkatnya aktivitas spesifik pada tiap tahap pemurnian, menunjukkan bahwa proses pemurnian yang dilakukan cukup baik.

2.4.      Implementasi dan Aplikasi Enzim Lipase

2.4.1.   Lipase dalam industri susu

Lipase digunakan secara ekstensif dalam industri susu untuk hidrolisis lemak susu. Aplikasi saat ini meliputi peningkatan rasa keju, percepatan pematangan keju, pembuatan produk keju-suka, dan lipolisis lemak mentega, dan cream. Sedangkan penambahan lipase terutama lisis rantai pendek (C4 dan C6) asam lemak yang mengarah ke pengembangan rasa, aroma tajam, pelepasan rantai menengah (C12 dan C14) asam lemak cenderung memberikan rasa sabun untuk produk . Selain itu, asam lemak bebas mengambil bagian dalam reaksi kimia sederhana di mana mereka memulai sintesis bahan rasa lain seperti aceto-asetat, ß-keto asam, metil keton, ester rasa, dan lactones.

2.4.2.   Pembuatan Roti

Lipase juga digunakan sebagaio pengganti dari emulsifier dan untuk memperbaiki rheologi adonan untuk memproduksi remah-remah dan tekstur yang lebih lembut pada roti. Beberapa lipase digunakan pada cakes untuk mengganti emulsifier atau memperkuat adonan untuk memproduksi cake yang berangin dengan tekstur yang lembut, yang disebut Fatula. Lipase juga bekerja untuk membebaskan beberapa lemak pada tepung yang diikat oleh protein. Dengan melepaskan lemak-lemak tersebut dan memecahnya dari ikatannya, lemak-lemat tersebut bebas untuk digunakan pada roti dengan baik (Rigik, 2009). Enzim lipase memodifikasi lemak alami dari tepung, jadi lipase dapat berfungsi sebagai emulsifier dan mengurangi penambahan emuilsifier tanpa mengurangi kualitas produk bakery.

BAB III

KESIMPULAN

Jenis mikroorganisme penghasil enzim lipase adalah Kelompok yeast dari Candida rugosa, kelompok jamur adalah Aspergillus niger dan Penicillium aurantiogriseum. Adapun pada kelompok bakteri, lipase yang dihasilkan adalah dari genera Bacillus, Aeromonas, Pseudomonas, Alcaligenes, Arthrobacter, Chromobacterium, Serratia, Vibrio, Aeromonas, dan Staphyloccus. Produksi enzim lipase dari bakteri diawali dengan penanaman bakteri dalam media fermentasi yang terdiri dari komposisi gum arab 5%, pepton 1%, , minyak zaitun 10% dengan kondisi optimum pertumbuhan bakteri sebagai berikut: waktu inkubasi 24 jam, suhu 35°C, pH 8. Proses pemurnian sampel ekstrak kasar enzim lipase diawali dengan fraksinasi bertingkat menggunakan garam ammonium sulfat dengan tingkat kejenuhan (0-20%), (20-40%), (40-60%), (60-80%) dan 80-100%), dialsis dan kromatografi kolom. Enzim lipase hasil pemurnian memiliki karakteristik aktivitas optimum pada pH 8, temperatur 45°C, dan waktu inkubasi 10 menit dengan nilai KM = 0,07 mg substrat/ml dan Vmaks = 1,506 μmol minyak/ml enziM. Aktivitas esterifikasi enzim lipase mengalami peningkatan seiring dengan bertambahnya kemurnian enzim yaitu dari 2,38 mmol/ml enzim.menit untuk ekstrak kasar, menjadi 3,81 mmol/ml enzim.menit untuk fraksi amonium sulfat, selanjutnya meningkat kembali menjadi 4,29 mmol/ml enzim.menit untuk dialisis dan 5,24 mmol/ml enzim.menit untuk hasil kromatografi kolom.

DAFTAR PUSTAKA

Murray, Robert K. 2009. Biokimia Harper. Jakarta: EGC.

Poedjiadi, A., F.M. T. Supriyanti. 2006. Dasar-Dasar Biokimia. UI-Press. Jakarta.

Sediaoetama, Achma Djaeni. 2008. Ilmu Gizi untuk Mahasiswa dan Profesi. Jakarta: Dian Rakyat.